Optoaccoppiatore: sue tipologie e varie applicazioni in circuiti cc / ca

L'optoaccoppiatore è un componente elettronico che trasferisce i segnali elettrici tra due circuiti isolati. Fotoaccoppiatore chiamato anche Optoisolatore, fotoaccoppiatore o isolatore ottico.

Spesso nei circuiti, in particolare in circuiti a bassa tensione o altamente sensibili al rumore, Optocoupler viene utilizzato per isolare i circuiti per prevenire le possibilità di collisione elettrica o per escludere rumori indesiderati. Nel mercato commerciale attuale, possiamo acquistare accoppiatori ottici con 10 kV a 20 kV in ingresso per resistere alla capacità di tensione di uscita, con una specifica di transitori di tensione di 25 kV / uS.

Struttura interna del fotoaccoppiatore

Questa è la struttura interna dell'optoaccoppiatore. Sul lato sinistro sono esposti il pin 1 e il pin 2, è un LED (Light Emitting Diode), il LED emette luce infrarossa al transistor fotosensibiledal lato giusto. Il fototransistor commuta il circuito di uscita dal suo collettore ed emettitore, come i tipici transistor BJT. L'intensità del LED controlla direttamente il fototransistor. Poiché il LED può essere controllato da un circuito diverso e il fototransistor può controllare circuiti diversi, quindi due circuiti indipendenti possono essere controllati da Optocoupler. Inoltre, tra il foto-transistor e il LED a infrarossi, lo spazio è materiale trasparente e non conduttivo; sta isolando elettricamente due circuiti differenti. Lo spazio vuoto tra LED e foto-transistor può essere realizzato utilizzando vetro, aria o una plastica trasparente, l'isolamento elettrico è molto più alto, tipicamente 10 kV o superiore.

Tipi di accoppiatori ottici

Esistono molti tipi diversi di optoaccoppiatori disponibili in commercio in base alle loro esigenze e capacità di commutazione. A seconda dell'uso sono disponibili principalmente quattro tipi di fotoaccoppiatori.

Optoaccoppiatore che utilizza Photo Transistor.
Optoaccoppiatore che utilizza Photo Darlington Transistor.
Optoaccoppiatore che utilizza Photo TRIAC.
Optoaccoppiatore che utilizza Photo SCR.

Foto-Transistor Optoaccoppiatore

Nell'immagine in alto è mostrata la costruzione interna all'interno di un Foto-transistor Optocoupler. Il tipo di transistor può essere qualsiasi cosa sia PNP o NPN.

Il fototransistor può essere di due ulteriori tipi a seconda della disponibilità dei pin di uscita. Nella seconda immagine a sinistra, c'è un ulteriore pin out che è collegato internamente alla base del transistor. Questo pin 6 è utilizzato per controllare la sensibilità del fototransistor. Spesso il pin viene utilizzato per il collegamento a massa o negativo utilizzando un resistore di alto valore. In questa configurazione, è possibile controllare efficacemente il falso innesco dovuto a rumore o transitori elettrici.

Inoltre, prima di utilizzare fotoaccoppiatore basato su fototransistor, l'utente deve conoscere la potenza massima del transistor. PC816, PC817, LTV817, K847PH sono alcuni optoaccoppiatori basati su fototransistor ampiamente utilizzati. Foto - L'optoaccoppiatore basato su transistor viene utilizzato nell'isolamento relativo al circuito CC.

Fotoaccoppiatore a transistor foto-Darlington

Nell'immagine in alto ci sono due tipi di simboli, è mostrata la costruzione interna dell'accoppiatore ottico basato su Photo-Darlington.

Il transistor Darlington è una coppia di due transistor, dove un transistor controlla l'altra base del transistor. In questa configurazione il transistor Darlington fornisce capacità di guadagno elevato. Come al solito il LED emette led infrarossi e controlla la base della coppia transistor.

Questo tipo di optoaccoppiatore utilizzato anche nell'area relativa al circuito CC per l'isolamento. Il 6 ° pin che è collegato internamente alla base del transistor, utilizzato per controllare la sensibilità del transistor come discusso in precedenza nella descrizione del fototransistor. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 sono alcuni esempi di fotoaccoppiatore basato su Darlington.

Fotoaccoppiatore TRIAC

Nell'immagine in alto è mostrata la costruzione interna o l' optoaccoppiatore basato su TRIAC.

TRIAC viene utilizzato principalmente dove è necessario il controllo o la commutazione tramite CA. Il led può essere controllato usando DC e il TRIAC usato per controllare AC. Anche in questo caso gli accoppiatori ottici forniscono un isolamento eccellente. Ecco un'applicazione Triac. Gli esempi di fotoaccoppiatore basato su TRIAC sono IL420 , 4N35 ecc.Sono esempi di fotoaccoppiatore basato su TRIAC.

Fotoaccoppiatore basato su SCR

SCR sta per raddrizzatore controllato al silicio, SCR indicato anche come tiristore. Nell'immagine in alto è mostrata la costruzione interna di un fotoaccoppiatore basato su Photo-SCR. Come gli altri optoaccoppiatori, i LED emettono infrarossi. L'SCR è controllato dall'intensità del LED. Optoaccoppiatore basato su foto-SCR utilizzato nei circuiti relativi a CA. Scopri di più su Thyristor qui.

Alcuni esempi di fotoaccoppiatori basati su SCR sono: - MOC3071, IL400, MOC3072 ecc.

Applicazioni di Optocoupler

Come discusso prima pochi Accoppiatore ottico utilizzato in circuito DC e pochi Accoppiatore ottico utilizzato in operazioni AC collegati. Poiché il fotoaccoppiatore non consente il collegamento elettrico diretto tra due lati, l' applicazione principale del fotoaccoppiatore è di isolare due circuiti.

Dalla commutazione di altre applicazioni, come quando è possibile utilizzare il transistor per cambiare applicazione, è possibile utilizzare Optocoupler. Può essere utilizzato in varie operazioni relative al microcontrollore in cui gli impulsi digitali o le informazioni analogiche necessarie da un circuito ad alta tensione, Optocoupler possono essere utilizzati per un eccellente isolamento tra questi due.

L'accoppiatore ottico può essere utilizzato per il rilevamento CA, operazioni correlate al controllo CC. Vediamo alcune applicazioni degli Opto-transistor.

Optoaccoppiatore per la commutazione del circuito CC:

Nel circuito superiore viene utilizzato un circuito fotoaccoppiatore basato su foto-transistor. Agirà come un tipico interruttore a transistor. Nello schema viene utilizzato un foto-accoppiatore a basso costo basato su fototransistor PC817. Il led infrarosso sarà controllato dall'interruttore S1. Quando l'interruttore sarà acceso, la sorgente della batteria da 9V fornirà corrente al LED tramite il resistore limitatore di corrente 10k. L'intensità è controllata dal resistore R1. Se cambiamo il valore e abbassiamo la resistenza, l'intensità del led sarà alta rendendo alto il guadagno del transistor.

Dall'altro lato il transistor è un fototransistor controllato dal led infrarosso interno, quando il led emette luce infrarossa il fototransistor entrerà in contatto e il VOUT sarà 0 spegnendo il carico ad esso collegato. Occorre ricordare che come da datasheet la corrente di collettore del transistor è di 50mA. L'R2 fornisce il VOUT 5v. L'R2 è un resistore di pull-up.

Puoi vedere la commutazione di un LED usando l'accoppiatore ottico nel video qui sotto…

In questa configurazione il foto-accoppiatore basato sul transistor può essere utilizzato con il microcontrollore per rilevare impulsi o interruzioni.

Fotoaccoppiatore per il rilevamento della tensione CA:

Qui un altro circuito è illustrato per rilevare la tensione alternata. Il led infrarosso è controllato tramite due resistenze da 100k. I due resistori da 100 k utilizzati al posto di un resistore da 200 k sono per una maggiore sicurezza per le condizioni legate al cortocircuito. Il LED è collegato attraverso la linea della presa a muro (L) e la linea del neutro (N). Alla pressione di S1 il led inizia ad emettere luce infrarossa. Il fototransistor fa una risposta e converte il VOUT da 5V a 0V.

In questa configurazione, il fotoaccoppiatore può essere collegato su un circuito a bassa tensione come un'unità microcontrollore dove è richiesta la rilevazione della tensione CA. L'uscita produrrà un impulso quadrato da alto a basso.

A partire da ora il primo circuito viene utilizzato per controllare o commutare il circuito CC e il secondo è per rilevare il circuito CA e controllare o commutare il circuito CC. Successivamente vedremo il controllo del circuito CA utilizzando il circuito CC.

Optoaccoppiatore per il controllo del circuito CA utilizzando la tensione CC:

Nel circuito superiore il LED è nuovamente controllato dalla batteria da 9V tramite una resistenza da 10k e lo stato dell'interruttore. Dall'altro lato viene utilizzato un fotoaccoppiatore basato su TRIAC, che controlla la LAMPADA CA dalla presa 220 V CA. La resistenza 68R viene utilizzata per controllare il BT136 TRIAC che è controllato dal foto-TRIAC all'interno dell'unità fotoaccoppiatore.

Questo tipo di configurazione viene utilizzato per controllare gli apparecchi elettrici utilizzando circuiti a bassa tensione. L'IL420 viene utilizzato nello schema superiore che è un accoppiatore ottico basato su TRIAC.

Oltre a questo tipo di circuiti, è possibile utilizzare un optoaccoppiatore in SMPS per inviare informazioni sul cortocircuito sul lato secondario o sulla condizione di sovracorrente al lato primario.

Se vuoi vedere l' IC optoaccoppiatore in azione, controlla i circuiti seguenti:

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